地基与基础工程施工课件 绪论

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由于各地工程地质条件千差万别,即使 同一地点也不尽相同,再加上建筑物的 结构型式、平面布置及使用条件也截然 不同,所以无法作出一套包罗万象的标 准图纸。如果盲目地死搬硬套标准图, 将会造成不良后果,出现严重工程质量 事故。如山西太原某局宿舍楼,套用本 市通用住宅设计图纸施工,没有按实际 地基条件进行设计,结果造成内外墙体 开裂,影响安全,住户被迫迁出。
(3)南 京 某 厂 家 属 宿 舍 为 五 层 砖 混 结构,采用不埋板式基础。当施工 到五层时,发现基础断裂。后经补 充勘探,发现宿舍西部地表杂填土 1.4m以下,有一层2m厚的淤泥,压 缩性很大。建筑物坐落在软硬悬殊 的地基上,是造成基础产生不均匀 沉降而断裂的主要原因。
(4)四川某县单层工业厂房位于丘 陵地区,其地基中的基岩起伏较大 (水平方向达0.5m/m)。地质勘察 资料没有提供这些数据。设计时,将 基础按相同埋深埋置于上覆土层上, 由于基础底面以下可压缩土层厚度变 化很大,造成厂房基础出现较大的不 均匀沉降,引起墙体开裂,裂缝长达 5m。
(2)武昌某办公楼,设计之前仅做简易触 探,而设计者又按勘察报告提出的偏高物 理力学指标进行设计。经补勘查明,地基 土质很差,结果造成该楼尚未竣工即出现 很大沉降和沉降差,倾斜约为40cm,并引 起邻近已有房屋严重开裂;江苏某县一小 学教学楼,平面呈Z形,无地质勘察资料盲 目套图设计,施工中即发现墙体开裂、楼 房扭曲倾斜、地面开裂,并发展到室外地 坪,最后采用局部降低一层和加固地基方 法进行处理;
(3)建筑材料质量低劣,偷工减料问题.
因水泥、钢材、砂石、砖、混凝土及其 他建筑材料质量低劣而导致的工程质量 问题比较严重,再加上个别工程施工单 位的偷工减料,更会加剧事故的发生。 如武汉市某厂混凝土挡土墙工程,其试 块强度仅达到设计值的58%。据查该水 泥是国营某大厂生产的300号水泥,但 实际标号只有200号,因而造成严重的 质量事故。
2.设计方案及计算问题
(1)设计方案不合理 有些工程的工程地质条件差、变
化复杂,由于设计方案选择不合 理,不能满足上部结构的要求, 而引起建筑物开裂或倾斜。
某展览馆,由两层中央大厅和两翼展 览厅组成。两翼展览厅与中央大厅相 距4.35m,中间以通道相连。该建筑 物坐落在压缩模量仅有1.45Mpa的高 压缩性软土地区,采用砂卵石垫层处 理方案。在2年半的沉降观测中,中央 大厅下沉降量平均达60.5cm,造成两 翼巨大差异沉降,使两翼展览厅外承 重墙基础的局部倾斜达0.028。因而 造成墙体内部产生的附加应力超过砌 体弯曲抗拉强度,导致两翼展览厅墙 面开裂;
绪论
---地基与基础工程施工
一.地基与基础概念
由于建筑物的修建,使一定范围内地层 的应力状态发生变化,这一范围内的地层称 为地基。所以地基就是承担建筑物荷重的土 体或岩体。与地基接触的建筑物下部结构称 为基础。一般建筑物由上部结构和基础两部 分组成。建筑物的上部结构荷载通过具有一 定埋深的基础传递扩散到土中间去。基础一 般埋在地面以下,起着承上启下传递荷载的 作用。图0-1表示了上部结构、基础和地基 三者的关系。
下面将这些原因逐条 地进行讲解,并会举出例 子,以便于同学们更好的 理解。
1.岩土工程勘察问题
1).无工程地质勘察资料,盲目设计、施 工.
2).工程地质勘察工作欠认真,所提供的 地质资料不确切.
3).地基勘察时钻孔深度不够. 4).地基勘察时,钻孔间距过大,不能全
面准确地反映地基的实际情况. 5).勘察技术力量薄弱,对各种特殊性土
(5)山东省肥城市某六层宿舍楼,位于 康王河的二级阶地上,土层上部为非自 重湿陷性次生黄土。勘察单位并没有查 明土的湿陷性及其危害,只按一般黏性 土提供的承载力特征值为180kpa,结果 施工至2层时,发现底圈梁出现裂缝,当 时认为是温度缝,没有引起重视。施工4 层时,底圈梁裂缝愈来愈大,上部结构 发生倾斜。经专家鉴定,事故的主要原 因是施工用水管理不严,再加上为雨季 施工,导致地基发生湿陷,产生不均匀 沉陷。
二.地基与基础质量事故
由房屋荷载传递路径可知,上部结构荷 载将通过墙、柱传给基础,再由基础传 给地基,由此可见,没有一个坚固而耐 久的地基基础,上部结构即使建造的再 结实,也是要出问题的。基础是建筑物 十分重要的组成部分,应具有足够的强 度、刚度和耐久性以保证建筑物的安全 和使用年限。地基虽不是建筑物的组成 部分,但它的好坏却直接影响整个建筑 物的安危。
(2)荷载计算不准确,设计计算错误
荷载计算不准确,设计计算错误。这 类事故多数因设计者不具备相应的设 计水平,未取得可靠的地质资料,就 盲目进行设计,设计又没有经过相应 的复查审核,使设计错误未能得到及 时纠正。有时小小的设计计算错误, 也能造成墙体开裂,尤其软土地区更 应慎重。
(3)盲目套用图纸造成质量事故
图0-1 上部结构、地基与基础示意图 1-上部结构;2-基础;3-地基
基础的结构型式很多,具体设计时应 该选择既能适应上部结构、符合建筑 物使用要求,又能满足地基强度和变 形要求,经济合理、技术可行的基础 结构方案。通常把埋置深度不大只需 经过挖槽、排水等普通施工工序就可 以建造起来的基础称为浅基础;而把 埋置深度较大并需要借助于一些特殊 的施工方法来完成的各种类型基础称 之为深基础。
3.施工问题
地基与基础工程施工质量的优劣,将直 接影响建筑物的安全和使用。地基基础 属地下隐蔽工程,更应加倍重视施工问 题。施工问题主要有以下三方面:
(1)未按图施工或不按技术操作规程施工. (2)工程管理不善,未按建设要求与设计
程序办事. (3)建筑材料质量低劣,偷工减料问题.
(1)未按图施工或不按技术操作规程 施工.
4.环境影响及使用问题
地基与基础的环境影响及使用问题,主要 有以下几个方面:
(1)基础的施工影响。 (2)地下水位变化。 (3)使用条件的改变引起地基与基础质量
事故。
(1)基础的施工影响。
打桩、钻孔灌注桩、强夯地基及深基 坑开挖对周围环境所引起的不良影响, 是当前城市建设中反映特别突出的问 题。如南京市某出版事业局外文书店, 在桩基施工中,因打桩震动影响,引 起附近某部队家属宿舍楼墙体开裂、 底面楼板裂缝;
的性质认识不足而造成事故.
例子
(1)内蒙古某校锅炉房、浴室为单层混 合结构,片石基础,建筑面积408m2。工 程竣工正在等待验收时,部分内纵墙和内 横墙突然下沉,基础梁悬空挠曲,与墙体 脱离10~60mm,上部墙体出现多处阶梯 状裂缝,宽度0.5~10mm,裂缝从墙底起 向沉降大的方向延伸上升,有的一直裂到 屋顶。该工程设计前没有进行工程地质勘 察。事故发生后,在局部破坏区域开挖检 查,发现沉降大的部位原是一口大土井, 井内为素土、生活垃圾及大量腐植质土, 呈软塑流塑态,承载力极低。
上海某住宅楼,底层为框架结构,2~6 层为混合结构。在北框架的基础梁上悬 挑出一进深为3m平房,设计要求该梁 底应做砖坑,保证梁底有20cm左右空 隙。施工未按图纸要求做,致使基础底 面受力不均,造成南面基底应力增加, 北面基底应力减少。因此使建筑物南北 面产生较大的差异沉降,造成建筑物严 重倾斜。
造成地基与基础质量事故的原因多种 多样,有岩土工程勘察、设计方案、施工、 环境及使用问题,影响地基与基础事故的 因素既有自然因素,也有人为因素,有些 因素不可避免,有些因素是可以避免的, 而且人为因素引起的质量事故偏多。现将 地基与基础质量事故的原因综述如下:
1. 岩土工程勘察问题 2. 设计方案及计算问题 3. 施工问题 4. 环境影响及使用问题 5. 自然因素
(2)地下水位变化。
由于地质、气候、水文、人类的生产活 动等因素的影响,地下水位会经常发生 变化,这种变化会对建筑物产生不良影 响。水位上升,降低了地基土的强度, 增大了沉降量,会使建筑物产生过大的 沉降和沉降差,最终导致建筑质量事故。 在湿陷性黄土、膨胀土地区,地下水位 的上升引起的质量事故尤为严重;地下 水位下降,土体的有效应力增加,会产 生大量的环境水文地质问题,引起地面 沉降、地面塌陷、建筑物开裂破坏。
山东省泰安市大量抽取地下水,已 形成范围很大的降落漏斗,在降落 漏斗范围内,先后出现地面塌陷140 余处,最大塌坑深5m,直径达10m, 引起建筑物开裂、倾斜、倒塌,造 成津浦铁路路基、桥Hale Waihona Puke Baidu毁坏,多次 中断行车,危及津浦铁路的安全。 岩溶地面塌陷是泰安市危害严重的 地质灾害之一,严重影响着当地经 济和建筑物的安全。
(2)工程管理不善,未按建设要求与设 计程序办事.
如不按图施工、不遵守施工规范、施工方 案和技术措施不合理、技术管理制度不完 善以及施工人员的技术水平低等都是造成 质量事故的原因。如洛阳市五层砖混结构 宿舍楼,地基采用灰土桩处理。因管理混 乱,工地上没有一个技术人员自始至终进 行技术把关,缺乏质量检查,施工严重违 反操作规程,使灰土质量低劣,最后不得 不全部返工,造成巨大经济损失。
(3)使用条件的改变引起地基与基础质 量事故。
房屋盲目加层,引起地基土的应力 发生改变。如哈尔滨市大直街拐角 处的居民住宅,由原来的一层增至 四层,加层不久底层内外墙出现严 重裂缝,最后整栋房屋全部拆除。
近年来在安徽、河南、四川、黑龙江等 地发生多起这类事故;大面积地面堆荷 引起地基内应力改变,导致建筑物产生 不均匀沉降。此类事故一般发生于工业 仓库、工业厂房和工业渣山堆放区。厂 房与仓库地面堆载范围和数量经常变化, 容易造成基础向内倾斜,造成吊车卡轨、 构件变形影响使用等问题。原苏联某料 库因地面堆载过大,设计又未考虑其影 响,致使这幢42m跨三铰拱结构的建筑 物,在地基失稳后倒塌。
为满足上述要求,从基础设计角度,通 常将基础底面适当扩大,以满足地基承 载力、变形和稳定性的要求。尽量选择 承载力高、压缩性低的良好地基;若受 场地条件限制,遇到软弱地基,则需要 考虑地基处理。
地基和基础是建筑物的根基,又属于隐 蔽工程,它的勘察、设计和施工质量直 接关系着建筑物的安危。工程实践表明, 建筑物的事故很多都与地基基础问题有 关,而且一旦发生地基基础事故,往往 后果严重,补救十分困难,有些即使可 以补救,其加固修复工程所需的费用也 十分可观。
5.自然因素
异常的环境条件诸如地震、大风、 大雪、暴雨、洪水等自然因素,也 是引起工程质量事故的主要原因之 一。这些因素一般是不可预见的, 但可以通过一定的工程措施来减少 其危害。
三.本学科的发展概况
地基基础是一项古老的建筑工程技术。 早在史前的人类建筑活动中,地基基 础作为一项工程技术就被应用。人类 在其建筑工程实践中积累了丰富的基 础工程设计、施工经验和知识,但是 由于受到当时的生产实践规模和知识 水平限制,在相当长的历史时期内, 地基基础仅作为一项建筑工程技术而 停留在经验积累和感性认识阶段。
在工程设计中,建筑物的地基基础一 般应满足以下要求:
(1)地基有足够的强度,在荷载作用 下, 地基土不发生剪切破坏或失稳。
(2)不使地基产生过大的沉降或不均 匀沉降,保证建筑物正常使用。
(3)基础结构本身应有足够的强度和 刚度,在地基反力作用下不会产生过大 强度破坏,并具有改善沉降与不均匀沉 降的能力。
当地层条件较好、地基土的力学性 能较好、能满足地基基础设计对地 基的要求时,建筑物的基础被直接 设置在天然地层上,这样的地基被 称为天然地基;而当地层条件较差, 地基土强度指标较低,无法满足地 基基础设计对地基的承载力和变形 要求时,常需要对基础底面以下一 定深度范围内的地基土体进行加固 或处理,这种部分经过人工改造的 地基被称为人工地基。
地基与基础是两个不同的概念。基础是 建筑物向地基传递荷载的承重结构,是 建筑物的下部结构,它位于上部结构和 地基之间,通常被埋置在地下,属于隐 蔽工程;而地基属于地层,是支撑建筑 物的那一部分土体。地基具有一定的深 度和范围。同一地基上建造不同的建筑 物,或同一建筑物建造在不同地层上, 它们的地基范围都是不同的。当地基由 两层或两层以上的土层组成时,将直接 与基础接触的土层称为持力层,持力层 以下的土层称为下卧层。如下卧层的承 载力小于持力层的承载力,则称为软卧 下卧层。
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